Технология «Кроссенс» на разных этапах урока химии

М.Н. Афанасьева

Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением отдельных предметов № 7 им. А.С. Пушкина, Курский институт развития образования, Курск, Россия

Сегодня встречается все больше технологий, позволяющих сделать учебный процесс интересным для обучающихся.

Технология «кроссенс» способствует на основе деятельностного подхода формированию креативности, сотрудничества, коммуникации и критического мышления обучающихся.

Слово «кроссенс» означает «пересечение смыслов», и эта технология была разработана россиянами: Сергеем Фединым – математиком и Владимиром Бусленко – доктором технических наук. Первые кроссенсы появились в журнале «Наука и жизнь» в 2002 г.

Название «кроссенс» придумано по аналогии со словом «кроссворд», означающим в переводе с английского «пересечение слов». Для разгадывания кроссенса, составленного из девяти картинок, необходимо найти цепь ассоциаций между соседними картинками. Основной смысл создания кроссенса – это загадка, головоломка, задание, которое предназначено для определенной аудитории. Именно в этом качестве оно интересно педагогам. В первую очередь как нетрадиционная форма проверки знаний по предмету. Когда образы на изображенных картинках просты, логичны и понятны, для разгадки кроссенса нужно лишь знание фактов. В этом случае правильный ответ может быть лишь один и тематика конкретна.

Кроссенс – это ассоциативная цепочка, замкнутая в поле из квадратов, в которых помещены изображения. Каждое изображение связано с предыдущим и последующим по смыслу. Задача – объяснить кроссенс, составив рассказ по взаимосвязанным изображениям.

Применение кроссенса. Подобранные в определенной логической последовательности картинки могут использоваться на всех этапах урока:

1) при проверке домашнего задания;

2) при формулировании темы урока, постановке цели урока;

3) при раскрытии информационного блока темы, поиска проблемы;

4) при обобщении материала, закреплении;

5) при организации групповой работы;

6) при выполнении творческого домашнего задания;

7) при построении структуры урока.

Плюсы методики:

• быстрое и образное рассмотрение больших по объему тем;развитие метапредметных компетенций;

• соответствие ФГОСам последнего поколения;

• интерес обучающихся.

Минусы методики:

• долгая и объемная предварительная подготовка;

• подразумевает хорошее владение материалом обучающихся;

• может занять гораздо больше времени, чем запланировано.

Прием «кроссенс» отвечает следующим принципам:

• научность: имеет научное обоснование;

• эффективность: дает гарантированные результаты уже с первых дней их применения;

• гуманность: улучшает качество образования и облегчает процесс учения;

• универсальность: применим для преподавания разных учебных предметов, пригоден для разных ступеней обучения, а также для обучения детей с разным уровнем развития;

• креативность: направлен на развитие неординарного творческого мышления.

А это значит, прием «кроссенс» помогает формировать все виды универсальных учебных действий.

Рассмотрим конкретные примеры.

8 класс, тема урока «Соли».

Формулирование темы урока

В качестве вопроса предлагается следующий кроссенс:

Ответы:

1. Солнце. 2. Море. 3. Кара-Богаз-Гол – соленое озеро Кара-Богаз-Гол. 4. Салюс – богиня у древних римлян. 5. В Италии «сольди», во Франции «солид» и французское слово «салер» – «жалованье». 6. Московское восстание 11 июня 1648 г. позже назовут этим бунтом. 7. Физиологический раствор. 8. Представители этого класса соединений.

Ответ – соль.

Обучающиеся, как правило, обладают достаточной информацией, чтобы угадать, что на картинках, и сформулировать тему урока.

8 класс, тема урока «Соли».

Обобщение и закрепление знаний, проверка домашнего задания

Ответы:

1. Солонь – древнее название Солнца. 2. Море – из него до сих пор добывают соль. 3. Кислая соль – пищевая сода – NaHCO₃. 4. Основная соль – малахит – CuCO₃·Cu(OH)². 5. Двойная соль – хромовые квасцы – KCr(SO₄)₂·12H₂O. 6. Смешанная соль – хлорная известь – Ca(Cl)OCl. 7. Комплексная соль – красная кровяная соль – K₃[Fe(CN)₆]. 8. Кристаллогидрат – медный купорос – CuSO₄·5H₂O.

Ответ – средняя соль.

10 класс, тема «Алкины».

Построение структуры урока

Ответы:

1. Нахождение алкинов в природе. 2. Физические свойства, строение. 3. Изомерия. 4. Получение. 5. Химические свойства: гидрирование, галогенирование. 6. Химические свойства – правило Марковникова. 7. Химические свойства – гидратация. 8. Применение алкинов.

Ответ – представители алкинов.

Данный кроссенс представляет из себя последовательность картинок, отражающих план изучения класса органических соединений: нахождение в природе, физические свойства, строение, изомерия, способы получения, химические свойства, применение, представители. На следующем уроке этот же кроссенс может быть использован при проверке домашнего задания.

Таким образом, данная технология может применяться на всех этапах урока.

Проблемы изложения теории электролитической диссоциации в школьных учебниках химии

М.А. Ахметов

Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова, Ульяновск, Россия

 
Но вновь безволье, и упадок.
И вялость в мыслях, и разброд.
Как часто этот беспорядок
За просветленьем настает!
 

И.В. Гете «Фауст»

Разработанная будущим лауреатом Нобелевской премии Сванте Августом Аррениусом теория электролитической диссоциации (ТЭД) была представлена к защите в 1884 г. в Упсальском университете. Новизна и кажущаяся парадоксальность его идеи о возможности одновременного существования в растворах электролитов разноименно заряженных ионов привела к неприятию теории диссертационным советом. В результате Аррениус при защите диссертации получил самую низшую, четвертую степень, которая не давала возможности преподавать в Упсальском университете. Примечательно, что в числе противников ТЭД был и великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев, как создатель химической теории растворов он резко критиковал идею Аррениуса о диссоциации.

С момента защиты диссертации Аррениусом прошло более 130 лет. Несмотря на кажущуюся простоту, в изложении этой теории до сих пор имеются разночтения. Так, в учебниках определение понятия «электролиты» построено только на одном из их свойств – электропроводности растворов или расплавов. Но ведь это не единственное свойство, обусловленное электролитической диссоциацией! Например, растворы электролитов не подчиняются законам Рауля (понижение давления насыщенного пара над раствором) и Вант-Гоффа (повышение осмотического давления с увеличением концентрации раствора).

Определение, как известно, должно раскрывать сущность понятия и его отличительные признаки [3, с. 36]. В определении электролитов как веществ, проводящих электрический ток в растворах и/или расплавах, отличительное свойство раскрыто, а сущность – нет. Причина особых свойств электролитов, как известно, состоит в способности этих веществ диссоциировать в растворах и/ или расплавах на ионы. Именно диссоциация является причиной электропроводности растворов и расплавов электролитов. Почему бы в учебной литературе не использовать определение понятия «электролиты», данное в «Химической энциклопедии» [4, с. 433]:

1) вещества, в которых в заметной степени присутствуют ионы, обусловливающие прохождение электрического тока (ионную проводимость);

2) вещества, молекулы которых в растворе вследствие электролитической диссоциации распадаются на ионы?

На наш взгляд, лучше объединить эти определения в одно: «Электролиты – это вещества, в растворах и/или расплавах которых присутствуют ионы, обусловливающие прохождение электрического тока (ионную проводимость)».

Авторы учебников имеют различные точки зрения на классификацию электролитов в зависимости от их силы. Так, в ряде учебников [2; 5; 7; 8] указано, что к сильным электролитам следует отнести практически все соли. И лишь в пособии по подготовке к ЕГЭ к сильным электролитам относят только растворимые соли [6, с. 46]. Таким образом, различаются точки зрения тех, кто обучает, и тех, кто контролирует результаты обучения.

Попробуем порассуждать и понять, почему нерастворимые соли можно отнести к сильным электролитам (объяснений на этот счет в учебниках нет). Например, сульфат бария нерастворим, поэтому говорить о какой-нибудь заметной электропроводности его раствора не приходится. Но при температуре 1580°С сульфат бария плавится и в расплавленном состоянии способен к диссоциации, значит, его расплав электропроводен. Это относится к подавляющей части нерастворимых солей.

А как же быть с нерастворимыми основаниями? Одни авторы их относят к слабым электролитам [5, c. 54], другие о нерастворимых основаниях умалчивают. Поскольку эти вещества не растворяются в воде, то зафиксировать их сколько-нибудь значимую электропроводность не представляется возможным. Но их нельзя и расплавить, поскольку они разлагаются прежде, чем расплавятся.

Нет ли здесь противоречия? Чтобы ответить на этот вопрос обратимся к произведениям растворимости в водных растворах, например, фторида магния (ПР [Mg²⁺]∙ [F^–]² = 3,98∙ 10^–11) и гидроксида магния (ПР [Mg²⁺]∙ [OH^–]² = 1,82∙ 10^–11). Мы видим, что концентрации ионов в насыщенных растворах этих веществ вполне сопоставимы, но фторид магния при этом мы относим к сильным электролитам, а гидроксид магния – к слабым!

К слову сказать, не вполне понятно, почему для нас так важно зафиксировать внимание учащихся на расплавах, тогда как мы рассматриваем реакции ионного обмена (РИО), протекающие в растворах, а не в расплавах. Логично исходить из того, что цель определяет средства. Умение предсказывать протекание РИО – цель, а сила электролита в данном случае – это средство.

При отнесении нерастворимых солей к сильным электролитам авторы исходят из того, что степень диссоциации той части соли, которая все же растворилась, проявляет свойства сильного электролита [7, c. 34]. Однако то же самое можно сказать о нерастворимых основаниях. Тогда непонятно, почему нерастворимые основания мы относим к слабым электролитам. Такая рассогласованность не позволяет нам выделить общую причину протекания РИО как образование слабого электролита. Так, например, сульфат бария, несмотря на то что его считают сильным электролитом, в осадок тем не менее выпадает. Вместе с тем сульфат бария по причине низкой растворимости, не способен образовывать высокие концентрации ионов в водном растворе, поэтому его растворы не будут обладать электропроводностью, характерной для растворов сильных электролитов.

На наш взгляд, выход из сложившейся ситуации один – рассматривать понятие «сильный (слабый) электролит» применительно к водным растворам, исходя из их электропроводности. Если вещество по причине слабо выраженной способности к диссоциации в водных растворах либо по причине низкой растворимости в воде не способно обеспечить высокие концентрации ионов в водных растворах, то его следует относить к слабым электролитам. Иными словами, нерастворимые соли проявляют свойства сильных электролитов в расплавах и слабых электролитов в растворах. Следовательно, в растворах нерастворимые соли являются слабыми электролитами, поскольку их растворы не будут обладать ощутимой электропроводностью.

Таким образом, можно подвести теоретическое основание под рассмотрение РИО, которые протекают в том случае, когда образуются продукты, способность к диссоциации которых выражена в меньшей степени, чем у реагентов. РИО протекают в том случае, когда более сильные электролиты превращаются в более слабые. Конечно, сложившейся позиции по классификации электролитов по силе можно не менять, но в этом случае вопрос становится более запутанным. В этом случае требуется существенно большее время по достижению учащимися конечного результата – умения предсказывать возможность протекания РИО.

Мы также столкнулись с различными подходами к описанию диссоциации многоосновных кислот. Одни авторы представляют диссоциацию серной кислоты как ступенчатый процесс:

H₂SO₄ = H⁺ + HSO₄^–;

HSO₄^– ⇄ H⁺ + SO₄^2–.

Другие, напротив, рассматривают диссоциацию серной кислоты как одностадийный необратимый процесс, приписывая тем самым серной кислоте особые свойства, отличающие ее от других многоосновных кислот.

H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2–.

Рассмотрение диссоциации серной кислоты как одностадийного процесса существенно упрощает для девятиклассников составление уравнений реакций ионного обмена (РИО) в ионной форме. Но почему бы об этом честно не написать в учебнике, что в отношении диссоциации серной кислоты, несмотря на то что она диссоциирует ступенчато, мы будем применять упрощенную модель, рассматривать ее диссоциацию в первую стадию.

Однако обойти вопрос ступенчатой диссоциации серной кислоты в 11 классе мы уже не можем, поскольку в таблице растворимости, используемой в едином государственном экзамене (ЕГЭ) по химии, описана растворимость гидросульфатов, а в заданиях ЕГЭ по химии необходимо умение предсказывать их свойства.

Мы ничего не имеем против рассмотрения одноступенчатой диссоциации серной кислоты. Однако такое рассмотрение приводит к искажению представлений о реакциях, протекающих в растворах электролитов. Например, в результате реакции магния с избытком фосфорной кислоты образуется дигидрофосфат магния:

Mg + 2H₃PO₄ = Mg(H₂PO₄)₂ + H₂↑.

Аналогично в результате реакции магния с избытком серной кислоты образуется гидросульфат магния, а не сульфат, что бы следовало из одноступенчатой диссоциации серной кислоты:

Mg + 2H₂SO₄ = Mg(HSO₄)₂ + H₂↑.

В вопросе связи степени диссоциации и силы электролитов существует единодушие. Подавляющая часть авторов под сильными электролитами понимают вещества, степень диссоциации которых в водных растворах превышает 50%, а в слабых – менее 10% [5, с. 55]. Вдумчивому читателю, возможно, станет понятно, что при степени диссоциации от 10 до 50% мы имеем дело с электролитами средней силы.

Ранее мы уже обращались к методике изучения РИО в общеобразовательной школе [1]. Хотелось бы обратить внимание еще на одну проблему, связанную с классификацией условий протекания РИО. Практически во всех учебниках в качестве условий, обеспечивающих возможность протекания РИО, рассматриваются образование осадка, газа, малодиссоциирующего вещества, например воды. Однако здесь нарушено логическое правило классификации, согласно которому классификация должна проводиться по одному основанию, иначе произойдет пересечение понятий [3, c. 50]. Например, в классификации «Пишущие ручки бывают шариковые, красные, перьевые, гелевые, черные, капиллярные» допущена ошибка, так как классификация произведена не по одному основанию, а сразу по двум. Первое основание – устройство ручки, вторым основанием является цвет, который ручка оставляет на листе бумаги.